cel: kliniczna terapia wiązką protonową została oparta na zastosowaniu ogólnej względnej skuteczności biologicznej (RBE) wynoszącej 1,0 lub 1,1, ponieważ dostępne dowody zostały zinterpretowane jako wskazujące, że wielkość zmienności RBE z parametrami leczenia jest niewielka w stosunku do naszych możliwości określenia RBE. Ponieważ zgromadzono znaczne doświadczenie kliniczne i dodatkowe eksperymentalne oznaczenia RBE, a liczba ośrodków radioterapii protonowej ma wzrosnąć, należy ponownie ocenić uzasadnienie dalszego stosowania generycznego RBE i aby RBE wynosił 1,0-1,1.

metody i materiały: wyniki eksperymentalnych oznaczeń RBE w systemach in vitro i In vivo są badane,a następnie ocenia się kilka czynników krytycznych dla decyzji o przejściu z ogólnych na wartości RBE tkankowe, dawka/frakcja i specyficzne dla LET. Omówiono wpływ błędu w wartości przypisanej do RBE na normalne prawdopodobieństwo powikłań tkankowych (NTCP). Omówiono częstość występowania poważnych zachorowań u pacjentów leczonych protonami w Massachusetts General Hospital (MGH) w przypadku nowotworów złośliwych podstawy czaszki i prostaty. Po tym następuje analiza wielkości eksperymentu w celu wykluczenia błędu w RBE >lub=10% przy użyciu systemów in vivo.

wyniki: Opublikowane wartości RBE, wykorzystujące tworzenie kolonii jako miarę przeżycia komórek, pochodzące z badań in vitro wskazują na znaczne rozprzestrzenianie się między różnymi liniami komórkowymi. Średnia wartość w mid SOBP (Spread Out Bragg Peak) dla wszystkich poziomów dawki wynosi około 1,2, w zakresie od 0,9 do 2,1. Średnia wartość RBE w mid SOBP in vivo wynosi około 1,1, w zakresie od 0,7 do 1,6. Ogólnie, zarówno dane in vitro, jak i In vivo wskazują na statystycznie istotne zwiększenie RBE dla mniejszych dawek na frakcję, które jest znacznie mniejsze w przypadku systemów in vivo. Istnieje zgoda, że istnieje wymierny wzrost RBE w stosunku do końcowych kilku milimetrów SOBP, co powoduje rozszerzenie zakresu bioefektywności wiązki w zakresie 1-2 mm. nie ma opublikowanego raportu wskazującego, że RBE 1,1 jest niski. Jednak znaczna część pacjentów leczonych w przybliżeniu 2 kobalt Szary równoważnik (CGE) / frakcja 5 lub więcej lat temu leczono przez połączenie zarówno wiązki protonu i fotonu. Gdyby RBE został błędnie zaniżony o około 10%, zwiększenie częstości powikłań byłoby dość poważne, gdyby częstość powikłań dla leczenia referencyjnego >lub = 3% i nachylenie krzywych odpowiedzi na dawkę było strome, np. gamma(50) około 4. Aby wykluczyć >lub = 1.2 jako prawidłowy RBE dla określonego stanu lub tkanki przy 95% granicy ufności wymagałoby stosunkowo dużych i wielu testów.

wnioski: Obecnie istnieje zbyt duża niepewność wartości RBE dla jakiejkolwiek tkanki ludzkiej, aby zaproponować wartości RBE specyficzne dla tkanki, dawki / frakcji, energii protonu itp. Dane doświadczalne in vivo i kliniczne wskazują, że dalsze stosowanie ogólnej wartości RBE i dla tej wartości 1,1 jest uzasadnione. Istnieje jednak lokalny „gorący region” nad terminalem kilka milimetrów SOBP i rozszerzenie zakresu biologicznie efektywnego. Należy to uwzględnić w planowaniu leczenia, szczególnie w przypadku planów pojedynczych pól lub na końcu zasięgu w krytycznej strukturze lub w jej pobliżu. Istnieje wyraźna potrzeba prospektywnej oceny prawidłowych reakcji tkankowych u pacjentów napromieniowanych protonami i określenia wartości RBE dla kilku tkanek późno reagujących w układach zwierząt laboratoryjnych, zwłaszcza w funkcji dawki / frakcji w zakresie 1-4 Gy.